Información compleja definida en una esponja baja

Las esponjas son valores atípicos en el Big Bang Cámbrico en biología. Sus embriones aparecen en los estratos precámbricos, lo que lleva a algunos a verlos como primitivos. Esto es una ilusión. Nuevos estudios sobre cómo se construyeron sus esqueletos utilizando «redes» de sílice han revelado principios de diseño lo suficientemente notables como para inspirar la biomimética.

Línea perforada primero: aquí se explica cómo crear un archivo noticia de biología actual Concluye:

“Este trabajo no solo arroja nueva luz sobre la formación de esqueletos animales, sino también Puede ser la inspiración para estudios interdisciplinarios. En campos como la biología teórica, Bioingeniería, robótica y arquitecturautilizando mecanismos Arquitecturas autoconstruidas quien – cual Autoadaptación a su entorno.incluidos entornos remotos como las profundidades del mar o el espacio», escribieron los investigadores. [Emphasis added.]

Salah! ¿Qué están haciendo estos simples animales para armar tanto alboroto? Solo mire el video en el artículo Células de esponja en acción. Luego, mira el resumen gráfico en el archivo. papel de origen Y vea los pasos planeados en etapas bien organizadas: (1) las espinas se hacen en celdas especializadas y luego se transportan al sitio de construcción; (ii) Las espículas de sílice penetran en el tejido epitelial. (3) Luego se eleva a su posición; (iv) Las bases están ancladas por colágeno proporcionado por las células epiteliales basales.

Este sencillo animal sabe, en definitiva, cómo construir una casa con arquitectura de vigas y columnas de forma que se adapte a su entorno.

esto es impresionante

Los esqueletos de esponja, con sus espículas únicas, se han estudiado durante mucho tiempo, pero el método de construcción ha sido un misterio hasta ahora. Lo nuevo, según los investigadores japoneses, es la identificación de las «células de transporte» especializadas que sostienen las espículas y finalmente las empujan a través del epitelio, y las células de cemento que las mantienen en su lugar como columnas. El proceso revela la división del trabajo y un plan general.

Estamos para informar Método recién descubierto de formación esquelética: Montaje de los elementos estructurales minerales de las esponjas (espinas) En lugares alejados de donde se produjo. Aunque se sabía que los esqueletos internos de las esponjas consisten en espículas agrupadas en Grandes estructuras de columnas y vigas Con una variedad de formas, el proceso de ensamblaje de espículas (por ejemplo, cómo las espinas quedan suspendidas y esencialmente conectadas en un tándem escalonado) y ¿Qué tipos de células trabajan? En el proceso permaneció inexplorado. Aquí encontramos que las espinas maduras Se mueve dinámicamente desde donde se produjo. Luego penetra en el epitelio externo y Los extremos basales se fijan en el sustrato o se unen Con estas espinas fijas. Las ‘células de transporte’ recién descubiertas median el movimiento de la horquilla y la zancada de ‘punción’Y el Las células epiteliales basales secretoras de colágeno reparan las espinas al sustrato, lo que indica que los procesos de construcción del esqueleto puntiagudo son mediada separadamente por células especializadas. División del trabajo según las celdas fabricadas, portadoras y cementeras y la frecuencia de reacciones mecánicas sucesivas Desde «transporte», «perforación», «levantamiento» y «fijación», la construcción del pedúnculo estructural espícula espícula es permitida por la espícula Una estructura biológica autoorganizada, con gran flexibilidad en tamaño y forma. necesarios para el crecimiento indeterminado, y Generan gran diversidad morfológica de esponja individual.

Arquitectos inspiradores

El método de construcción del esqueleto difiere mucho del de los artrópodos y vertebrados. No parece seguir un conjunto de reglas o un patrón predeterminado, pero es muy eficaz para las esponjas, «cuyo crecimiento es plástico (es decir, depende en gran medida del microambiente) e inespecífico, con grandes diferencias morfológicas entre los individuos». Sin embargo, el diseño y la coordinación son evidentes en la división del trabajo, la especialización de las células y el resultado final que es lo suficientemente bueno como para inspirar a los arquitectos. Si hubiera sido tan simple, los autores no habrían dejado muchas preguntas sin respuesta:

Quedan por dilucidar muchos mecanismos celulares y moleculares precisos., por ejemplo, cómo las células de transferencia pueden sostener las espículas o cómo se levanta un extremo de las espículas perforadas. Además, uno Más preguntas Lo que necesita una respuesta es cómo la esponja Refinar su esqueleto Según las condiciones de su microambiente, como el flujo de agua o el endurecimiento del sustrato, se ha informado que la forma de crecimiento de las esponjas marinas cambia según el movimiento del agua en su entorno.

El diseño también aparece en los principios de autorregulación codificados en el ADN de la esponja que hacen que estos resultados sean exitosos. Los diseñadores humanos inteligentes quieren aprovechar este conocimiento. Los autores concluyen, repitiendo el «punto clave»:

Curiosamentenuestro estudio reveló que el esqueleto espinoso de la esponja es estructura biológica autoorganizada construido por comportamientos de grupo de células individuales. a Una serie de reacciones simples y mecánicas.“transferencia-perforación (por las células de transferencia)-punta (por Sin embargo, células y/o mecanismos desconocidos) – fortalecimiento (utilizando una matriz de colágeno secretada por los basófilos y posiblemente por las células que recubren las espículas), ”agrega un retículo al esqueleto y, como resultado, Repetición Quiénes son comportamientos secuenciales A partir de las células, el esqueleto espinoso se expande. Hasta donde sabemos, este es el primer informe de los comportamientos colectivos de las células individuales que construyen una arquitectura biológica autoorganizada utilizando materiales no celulares., como el comportamiento colectivo de las termitas constructoras de montículos. Por lo tanto, nuestro negocio no es sólo Arroja nueva luz sobre la formación del esqueleto En animales pero tal vez también Estudios interdisciplinarios inspiradores En campos como la biología teórica, la bioingeniería, la robótica y la arquitectura, utilizando mecanismos de autoconstrucción que se adaptan a sus entornos, incluidos aquellos tan remotos como las profundidades del mar o el espacio.

La referencia a los montículos de termitas es apropiada. la revista Ciencias Describa cómo estos montículos, construidos por cientos de termitas, pueden «respirar» como un «pulmón externo»:

Así es como funciona: Dentro de la colina hay un gran chimenea central conectado a Sistema de canales Caer en el montón delgado, Accesorios tipo flauta. durante el día, el aire en los puntales delgados se calienta más rápidamente que el aire en la chimenea aislada. Como resultado, el aire caliente sube, mientras que el aire más frío de la chimenea baja. Crea una celda térmica cerrada que impulsa la circulación sanguínea., y no la presión del viento externo como se ha supuesto. en nocheSin embargo, el sistema de ventilación reflejado, donde el aire de los soportes se enfría rápidamente y desciende a una temperatura inferior a la de la chimenea central. inversión del flujo de aire, a su vez, Expulsa aire rico en dióxido de carbono. – Como resultado del metabolismo de las termitas, que se acumulan en el nido subterráneo a lo largo del día, informaron los investigadores en línea esta semana en procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

Sabemos que algunas cuevas «respiran» con los cambios de temperatura, pero esto es diferente. Las termitas construyen sus montículos con un propósito: controlar la temperatura y eliminar el dióxido de carbono para su salud. Es un poco como el transporte activo en las células que atraen lo que la célula necesita y elimina lo que no, utilizando máquinas que funcionan contra los gradientes de concentración naturales.

Autorregulación inteligente

Todos sabemos que algunas cosas bonitas pueden organizarse sin programación (los copos de nieve son un buen ejemplo). Pero lo que vemos aquí son sistemas que se ejecutan a partir de programas genéticos con un propósito. En el caso de la esponja, sus células especializadas colaboran en un plan para construir un esqueleto adaptado al medio. En el caso de las termitas, el programa genético de cada insecto hace que actúen en un proyecto colaborativo para construir un montículo con aire acondicionado. Tales cosas no surgen de fuerzas naturales no dirigidas.

Si la autorregulación funcional es simple, ¿Por qué le llevó años a cinco países europeos ¿“Trabajando en el diseño del primer hábitat terrestre y espacial desplegado de forma independiente en la Unión Europea”? El esfuerzo, llamado Proyecto Hábitat de Autoproliferación para Ambientes Extremos (SHEE), tiene como objetivo programar elementos para la «construcción autónoma» de viviendas para astronautas en Marte u otros lugares hostiles. Llevó años de trabajo diseñar, crear prototipos, construir y inicialización Para hacer que estos edificios se «propaguen por sí mismos» sin humanos en el circuito.

Entonces, cuando las esponjas pueden hacer esto, deberíamos ver el diseño inteligente detrás de escena, no la inteligencia de la esponja, que se reconoce como muy insignificante, sino la inteligencia como causa de la información genética que permite que las esponjas ejecuten un programa que conduce a un resultado funcional.

Aquellos de nosotros que apreciamos los sorprendentes programas genéticos que construyeron la fauna del Cámbrico debemos notar el nivel de información específica compleja en las esponjas inferiores. También podemos notar que el patrón de construcción de la esponja no tiene una relación evolutiva ancestral con los planos corporales diversos y complejos que surgieron en las capas del Cámbrico. La esponja funcionó bien. Todavía están con nosotros.

Este artículo fue publicado originalmente en 2015.